1.本发明涉及用于传统飞行器的可用于扑灭森林火灾或野火的取水设备、配备有这种取水设备的飞行器以及灌装这种飞行器上的水箱的方法。


背景技术：

2.可用于灭火的飞行器在本领域中是已知的。这种飞行器的示例是水陆两用的canadair森林消防员。这些所谓的“canadair”飞行器专门用于扑灭森林火灾或野火，由于这种飞行器能够降落在水体表面，因此这种飞行器还专门用于在海上发生灾难时进行搜索和救援。这些飞行器能够在水体上方飞行、在飞行器的机体掠过水体表面时对所安装的水箱进行灌装。例如，这些飞行器可以在12秒内对水箱灌装大约6000升水。可以向被吸入的水中加入添加剂(例如，泡沫成形化合物或凝胶)以形成液体灭火剂。添加剂提高了抑制火的作用。在吸水后，飞行器可以起飞，飞向森林火灾处，且在低空飞行时将水箱的内含物投放到燃烧区域或燃烧区域附近。
3.通过重复该动作，可扑灭森林火灾或野火。灭火的策略性方式是通过多次投放在森林火灾的前方铺开宽阔的路径或液态灭火剂(即，水)的覆盖层，从而阻止森林火灾沿风的方向蔓延。
4.这种飞行器的缺点是这种飞行器是专门用于该活动的，且只能用于灭火和在公海救援。此外，这种飞行器需要接触水，且通常只有大约6000升的有限容量的水以在火灾上方释放。
5.通常，包含水箱的非水陆两用的飞行器(所谓的灭火飞机)可具有较大的储存容量(大约10000升到30000升)，但是这些飞行器不具备从水体(例如，海洋、湖泊和河流)表面取水的能力。这些飞行器通常需要在机场降落，重新灌装水箱，然后再次起飞。这花费大量的时间，且每小时只能完成一次液体灭火剂的运载和投放。此外，燃料成本较高，且无法达到扑灭森林火灾的有效方法(表示为每小时每升的总成本)。
6.在本领域中，例如如英国专利gb 2163710中所描述的，已知一种飞行器，飞行器配备有用于取水的设备。所描述的飞行器具有悬臂，悬臂在其前端处枢转到飞行器的机身下侧，并在其后端处具有取水件(scoop)，取水件经由悬臂中的管道连接到安装在机身中的储水箱。当飞行器接近水体表面的上方飞行时，悬臂可降低以将取水件浸入水中，从而重新灌装水箱。取水件可配备有水翼以引导取水件穿过水体表面。然而，当取水件和水翼被牵拉穿过水体表面时，这种取水件和水翼相对于水体表面具有不确定的位置，且可能表现出不受控制的向下运动，从而危及飞行器被向下牵拉。
7.上述缺点可通过从欧洲专利申请ep 3 245 131 a1或从国际专利申请wo 2018/165699a1中已知的取水设备来减轻。根据ep 3 245 131 a1的取水设备能够改进将水吸入到设置有水箱的飞行器中的方式。根据wo 2018/165699 a1的取水件能够通过提供位于取水件的进水口附近的水翼来改进吸水的方式。然而，当漂浮件或取水件与水体接触时，改进漂浮件或取水件的竖直稳定性将是可取的。


技术实现要素：

8.本发明的目在于提供一种取水设备，取水设备预先克服或至少减少与本领域已知的取水设备相关联的上述缺点。
9.本发明的目的还在于提供一种设置有根据本发明的取水设备和水箱的飞行器。
10.本发明的另一目的在于提供一种使用根据本发明的取水设备灌装飞行器的至少一个水箱的方法。
11.本发明的各方面在所附的独立权利要求和从属权利要求中阐述。来自独立权利要求和从属权利要求的特征可适当地组合，而不仅仅是如权利要求中明确阐述的那样。此外，所有特征都可以用其他技术上等效的特征来替换。
12.上述目的中的至少一个目的通过用于飞行器的取水设备来实现，取水设备包括：可延伸的管状构件，可延伸的管状构件具有第一端和相对端，其中，第一端可枢转地附接到飞行器，当取水设备处于非活动状态时，可延伸的管状构件大体缩回，以及当取水设备处于活动状态时，可延伸的管状构件被布置为成角度地从飞行器向下延伸；管道，该管道被布置为在其第一端处将水箱流体连接到可延伸的管状构件；取水单元，取水单元流体连接到可延伸的管状构件的相对端，取水单元设置有吸入口，吸入口与可延伸的管状构件流体连通，并且当取水设备处于活动状态时，吸入口布置在取水单元背对天空的一侧，取水单元设置有多个表面穿透水翼(surface
‑
piercing hydrofoil)，所述多个表面穿透水翼中的表面穿透水翼布置在吸入口周围，使得从平行于取水单元的纵向中心线的方向看到，第一对表面穿透水翼布置在吸入口的上游，以及第二对表面穿透水翼布置在吸入口的下游，第一对表面穿透水翼和第二对表面穿透水翼中的每一对的表面穿透水翼被配置为当取水设备处于活动状态时，当移动穿过水体时产生向上的力，使取水单元相对于水体表面定位，以确保通过吸入口吸水。
13.可延伸的管状构件使得取水设备能够在非活动状态或活动状态下操作。非活动状态应当被解释为可延伸的管状构件在设置有根据本发明的取水设备的飞行器的内部或下方处于缩回状态的状态。此外，在非活动状态下，取水设备的取水单元处于静止位置，其中，取水单元不与水体接触。活动状态应当被解释为可延伸的管状构件处于延伸状态且相对于飞行器的机身的纵向中心轴线成角度的状态。在活动状态下，取水设备的取水单元朝向水体表面下降或移动穿过水体以通过吸入口取水。
14.应当注意，术语“成角度”应当被理解为表示可延伸的管状构件相对于飞行器的机身的纵向中心轴线是倾斜的。可延伸的管状构件与机身的纵向中心轴线之间的角度优选地介于20度到70度，更优选地介于40度到45度。
15.可延伸的管状构件的第一端通过枢转连接件(例如，铰链)可枢转地附接到飞行器。可延伸的管状构件与飞行器的枢转附接使得飞行器能够相对于水体表面以可变的高度飞行。可延伸的管状构件相对于飞行器的可枢转性使得能够在可延伸的管状构件与飞行器之间呈现最佳角度，用于在飞行器的给定高度处牵拉取水单元。例如，与具有低波浪的水体的情况相比，具有高波浪的水体可能需要飞行器以更高的高度飞行。
16.一旦移动穿过水体(例如，海洋、湖泊、河流)，以上述方式布置在取水单元的吸入口周围的多个表面穿透水翼中的表面穿透水翼提供向上的力，以使取水单元相对于水体表面定位，从而确保通过吸入口吸水，即，取水单元相对于水体表面定位，使得吸入口位于水
中明确限定的位置，优选地位于水面之下的工作深度处。由于采用了表面穿透水翼，因此取水单元本身不需要具有浮力，就可以保持取水单元漂浮在水体上。因此，与取水单元需要具有浮力的情况相比，取水单元可具有更紧凑的设计。
17.与取水单元与水体直接接触的情况相比，所述多个表面穿透水翼中的表面穿透水翼被配置和布置为当定位在水体上时，实现对取水单元的竖直稳定性的提高。此外，与取水单元在移动穿过水时与水直接接触的情况相比，表面穿透水翼的应用使得取水单元与水之间的阻力更小。此外，表面穿透水翼可被配置和布置为防止取水单元最终处于水体表面之下太深的位置，而导致飞行器可能被向下牵拉。
18.在取水设备的示例性实施例中，多个表面穿透水翼包括至少四个表面穿透水翼或至少两对表面穿透水翼。然而，本领域技术人员应当理解，多个表面穿透水翼可包括可实现上述有利效果的任何数量的表面穿透水翼。
19.在取水设备的特定示例性实施例中，多个表面穿透水翼包括四个表面穿透水翼，四个表面穿透水翼可被布置为四个单独的表面穿透水翼或被布置为两对，每一对具有两个相互连接的表面穿透水翼，四个表面穿透水翼布置在吸入口周围以实现上述效果。
20.取水设备可安装在飞行器的下方，飞行器可以是传统非水陆两用的飞行器，目的是从任何适当的水体(例如，海洋、湖泊或河流)取水，以抑制森林火灾和/或野火。例如，取水设备还可安装在传统飞行器的内部，只要飞行器的机身中具有通道门或舱口，取水设备就可以从通道门或舱口在飞行器的外部展开，以掠过水体表面并取水。
21.取水设备可被永久性地安装，或者可仅在森林火灾和/或野火的高风险季节期间安装。当传统非水陆两用的飞行器在水体表面上方1米到18米之间的高度处，优选地在水体表面上方5米到15米之间的高度处飞行时，取水设备使得传统非水陆两用的飞行器能够从适当的水体取水。
22.取水设备可安装在不同类型的飞行器上。例如，安装在通常用于作物喷洒的被称为单引擎灭火飞机(single engine air tanker，seat)或空中拖拉机(例如，at
‑
802)的小型飞行器、中型灭火飞行器(例如，海王星p
‑
2h)、或大型灭火飞机(large air tanker，lat)(例如，大力神c
‑
130)、以及超大型灭火飞机(very large airtanker，vlat)(例如，dc 10)上。
23.在根据本发明的取水设备的实施例中，多个表面穿透水翼包括具有腿形的表面穿透水翼、具有弧形的表面穿透水翼和具有梯形的表面穿透水翼中的至少一种。
24.腿形的表面穿透水翼可有利地在水体表面几乎不存在波浪或至多存在中等波浪的情况下使用。根据第一示例性实施例的腿形的表面穿透水翼可以在其自由端部处具有足部(foot section)。足部可设置在腿形的表面穿透水翼的自由端部，作为可拆卸的部件，或者可与腿形的表面穿透水翼整合为一体，以作为腿形的表面穿透水翼的整合部件。在任何情况下，足部被配置为进一步提高取水设备的取水单元可相对于水体表面定位的稳定性。足部可具有自由端部，自由端部是弯曲部分，弯曲部分具有自由尖端，当腿形的表面穿透水翼与水体接触时，自由尖端指向天空。
25.根据第二示例性实施例的腿形的表面穿透水翼可具有自由端部，自由端部具有尖端，当腿形的表面穿透水翼与水体接触时，尖端背对天空。
26.本领域技术人员应当理解，根据第一示例性实施例或第二示例性实施例的腿形的
表面穿透水翼可以以任何适当的方式配置，以提高取水设备的取水单元可相对于至多存在中等波浪的水体表面定位的稳定性。
27.弧形的表面穿透水翼可有利地在水体表面存在中等波浪到大波浪的情况下使用。根据第一示例性实施例的弧形的表面穿透水翼可具有c形横截面。当弧形的表面穿透水翼与水体接触时，c形横截面的开口背对天空。
28.根据弧形的表面穿透水翼的第二示例性实施例，可应用加强肋。在这种情况下，弧形的表面穿透水翼具有d形横截面。当弧形的表面穿透水翼与水体接触时，d形横截面的加强肋背对天空。
29.本领域技术人员应当理解，根据第一示例性实施例或第二示例性实施例的弧形的表面穿透水翼可以以任何适当的方式配置，以提高取水设备的取水单元可相对于存在中等波浪到大波浪的水体表面定位的稳定性。
30.梯形的表面穿透水翼可有利地在水体表面存在中等波浪到非常大的波浪的情况下使用。在这种中等到恶劣的天气状况下，与可通过使用弧形的表面穿透水翼实现的稳定性提高相比，梯形的表面穿透水翼可实现甚至进一步提高取水设备的取水单元可相对于水体表面定位的稳定性。而且，在这种恶劣的天气状况下，弧形的表面穿透水翼失效，而梯形的表面穿透水翼仍然能够实现取水设备的取水单元相对于水体表面的稳定定位。
31.本领域技术人员应当理解，根据本发明的梯形的表面穿透水翼可以以任何便利和适当的方式配置和布置，以实现提高取水设备的取水单元可相对于存在中等波浪到大波浪的水体表面定位的稳定性。
32.本领域技术人员应当理解，根据天气状况，可应用腿形的表面穿透水翼和弧形的表面穿透水翼的任何适当的组合以及任何适当数量的腿形的表面穿透水翼和/或弧形的表面穿透水翼，以实现上述有利效果。
33.在根据本发明的取水设备的实施例中，取水单元包括头部和尾部。取水单元可具有v形的主体(例如，快艇形的主体)，该主体具有尖锐的头部和尾部。这样的v形可使取水单元更平稳地降落在水体表面上，且以足以使飞行器保持在空中飞行的速度保持取水单元在水中的稳定航向。例如，尖锐的头部可以是斧形的。
34.在根据本发明的取水设备的实施例中，吸入口被布置为面向头部。以这种方式，可通过吸入口利用取水设备所附接到的飞行器的向前推力来取水。
35.在根据本发明的取水设备的实施例中，吸入口设置有吸入阀。这防止了当取水设备的取水单元从水体的表面升降时，通过吸入口吸入的水稍后通过吸入口回流出去。
36.在根据本发明的取水设备的实施例中，取水单元设置有翼型件，当取水设备处于活动状态时，翼型件布置在取水单元背对水体表面的一侧，翼型件被配置为与空气具有接合角，该接合角被选择为当取水设备处于活动状态时，在取水单元朝向水体表面下降期间产生向下的力。翼型件例如可安装在取水单元的尾部附近，翼型件迫使取水单元朝向水体表面下降，且在空中飞行时稳定取水单元。
37.根据翼型件的第一示例性实施例，翼型件通过与取水单元相关联的可收缩支撑结构而朝向取水单元收缩。当取水单元在水体表面上方飞行时，翼型件展开，而当取水单元与水体接触时，翼型件通过可收缩支撑结构而朝向取水单元收缩，以防止由例如水体表面存在的波浪造成的损坏。可收缩支撑结构可被配置为能够设定与空气的接合角。根据天气状
况，这可能是有利的。
38.根据翼型件的第二示例性实施例，翼型件包括两个飞翼，两个飞翼彼此相关联且相对于彼此成角度布置，该角度适合于在取水单元朝向水体表面下降期间产生所述向下的力，同时确保取水单元在空中飞行时的稳定性。
39.在根据本发明的取水设备的实施例中，取水单元设置有水翼，当取水设备处于活动状态时，水翼布置在取水单元背对天空的一侧，水翼被配置为与水具有接合角，该接合角被选择为当取水设备处于活动状态时，产生向下的力以使得吸入口能够吸水。以这种方式，水翼确保当取水单元通过表面穿透水翼相对于水体表面定位时，吸入口保持完全浸没。因此，可以在最短的时间内以作用在飞行器上最小的力的方式，将最大体积的水吸入并转移到与飞行器相关联的至少一个水箱。水翼可被配置为能够设定与水的接合角。根据天气状况，这可能是有利的。
40.在根据本发明的取水设备的实施例中，水翼布置在尾部附近。以这种方式，水翼防止取水单元的头部潜入到水体表面之下。此外，当取水单元被飞行器牵拉穿过水中时，由水翼与水之间的相互作用产生的向下的力将取水单元向下牵拉到水中。当取水单元被牵拉穿过水中时，由表面穿透水翼与水之间的相互作用产生的向上的力来平衡取水单元的向下牵拉。通过将水翼安装在尾部附近，向下的力还可补偿由吸入口与水之间的阻力产生的扭矩，取水单元移动穿过水，该扭矩向下推动取水单元的头部。因此，可以以被动的方式达到取水单元相对于水体表面的平衡位置，即，由于取水设备的取水单元上的反作用力，可获得取水单元相对于水体表面的稳定且安全的取水位置。由于取水单元相对于水体表面的该平衡位置，防止了取水单元移动到水体中太深的位置，从而降低了飞行器被取水单元向下牵拉的风险。
41.在根据本发明的取水设备的实施例中，可延伸的管状构件包括可延伸的管，可延伸的管具有至少一个延伸管。可延伸的管状构件可具有延伸装置，延伸装置用于驱动至少一个延伸管。可延伸的管可通过铰链枢转地附接到飞行器，铰链被配置和布置为能够进行所需的枢转动作以使管相对于飞行器成角度地向下延伸。管可设置有延伸装置(例如，杆)以机械地延伸。管还可液压地延伸。驱动泵或液压泵可使得管能够延伸。
42.在根据本发明的取水设备的实施例中，可延伸的管是伸缩管。伸缩管可具有多个节段。这使得可延伸的管能够容置在飞行器机身内部的空间中。
43.在根据本发明的取水设备的实施例中，可延伸的管状构件包括至少一个软管，并且取水设备进一步包括用于释放和缩回至少一个软管的装置。通过释放和缩回至少一个软管，至少一个软管可从飞行器延伸以及在使用之后缩回。至少一个软管的柔性提供了铰链作用，使得软管能够从飞行器延伸并相对于飞行器成角度。至少一个软管可由增强材料制成，增强材料例如包括dyneema
tm
纤维或类似的材料。
44.在根据本发明的取水设备的实施例中，用于释放和缩回至少一个软管的装置包括卷轴，卷轴被配置和布置为将至少一个软管卷在卷轴上以及从卷轴展开至少一个软管。将至少一个软管卷在卷轴上或从卷轴展开至少一个软管卷，提供了铰链作用，使得软管能够从飞行器延伸并相对于飞行器成角度。此外，卷轴的主轴可自由旋转，且使得飞行器能够在不同的高度飞行，优选地在介于5米到15米之间的高度飞行。
45.通过将至少一个软管卷在卷轴上，提供了用于存储取水设备的节省空间的解决方
案。具有至少一个软管的卷轴可容纳在飞行器的机身内部的隔室中，例如，容纳在装载地板的下方。隔室可以用门或舱口覆盖。因此，当不使用取水设备时，由于部件延伸到机身外部，飞行器可以在没有空气阻力的情况下飞行。
46.在根据本发明的取水设备的实施例中，取水设备包括定位装置，定位装置被配置和布置为定位可延伸的管状构件，以当取水设备在非活动状态和活动状态之间切换时，使得取水单元能够移入和移出静止位置。当取水设备在非活动状态和活动状态之间切换时，定位装置以这样的方式定位可延伸的管状构件，以防止取水单元在取水单元移入和移出静止位置时与飞行器的机身碰撞。以这种方式，当取水设备在非活动状态和活动状态之间切换时，定位装置能够进行所谓的取水单元的发射和捕获。此外，定位装置使得可延伸的管状构件能够由相对轻的材料制造，其中，通过升降可延伸的管状构件和取水单元来定位可延伸的管状构件和取水单元的机械力通过定位装置释放。
47.在根据本发明的取水设备的实施例中，如从横向于取水单元的纵向中心线的方向看到，所述第一对表面穿透水翼中的表面穿透水翼布置在吸入口的相对侧，以及如从横向于取水单元的纵向中心线的所述方向看到，所述第二对表面穿透水翼中的表面穿透水翼布置在吸入口的相对侧。
48.在根据本发明的取水设备的实施例中，如从横向于取水单元的纵向中心线的所述方向看到，所述第一对表面穿透水翼中的表面穿透水翼被布置为相对于取水单元的纵向中心线对称地延伸，以及如从横向于取水单元的纵向中心线的所述方向看到，所述第二对表面穿透水翼中的表面穿透水翼被布置为相对于取水单元的纵向中心线对称地延伸。
49.根据本发明的另一方面，提供一种飞行器，飞行器包括机身，机身设置有水箱，飞行器进一步设置有根据本发明的取水设备，取水设备与飞行器枢转地相关联，其中，取水设备通过管道与水箱流体连通。本领域技术人员应当理解，取水设备的取水取单元可安装在任何飞行器(包括传统非水陆两用的飞行器)的下方，以提供从海洋、湖泊或河流或从任何其他水体进行取水的能力，从而抑制森林火灾和/或野火。取水设备和飞行器的枢转关联可通过诸如铰链的枢转连接件建立，铰链例如可安装在飞行器的下方并直接连接到飞行器的框架或骨架，其中，框架或骨架为此目的已得到加强。
50.根据本发明的又一方面，提供了一种用于灌装根据本发明的飞行器的至少一个水箱的方法，方法包括如下步骤：以在1米到18米的范围内的高度飞越水体表面；使可延伸的管状构件延伸，直到取水设备的取水单元与水体表面接触；以及通过取水单元的吸入口从水体中吸水。
51.根据实际天气状况，飞行器飞越水体表面的高度优选地介于5米到15米的范围内。在将至少一个水箱装满水之后，可延伸的管状构件可缩回并移动到静止位置，且取水设备可切换到非活动状态。当取水设备的取水单元处于静止位置且取水设备处于非活动状态时，飞行器下方的取水设备可被舱口覆盖。
附图说明
52.通过以取水设备和包括这种取水设备的飞行器的示例性和非限制性实施例的方式对本发明进行描述，本发明的进一步特征和优点将变得明显。
53.本领域技术人员应当理解，所描述的取水设备和飞行器的实施例在本质上仅是示
例性的，且不应该被解释为以任何方式限制保护范围。本领域技术人员应当认识到，在不脱离本发明的保护范围的情况下，可设想取水设备和飞行器的替代和等效的实施例并将其简化以进行实践。
54.参照附图页上的图。这些图本质上是示意性的，因此不一定按比例绘制。
55.此外，相同的附图标记表示相同或相似的部件。在所附的附图页上：
56.图1示出了根据本发明的取水设备的取水单元的第一示例性、非限制性实施例的示意性等距视图；
57.图2示出了图1所示的取水设备的取水单元的第一示例性、非限制性实施例的示意性侧视图；
58.图3示出了图1和图2所示的取水设备的取水单元的第一示例性、非限制性实施例的示意性俯视图；
59.图4示出了图1至图3所示的取水设备的取水单元的第一示例性、非限制性实施例的示意性前视图；
60.图5示出了根据本发明的取水设备的取水单元的第二示例性、非限制性实施例的示意性等距视图；
61.图6示出了图5所示的取水设备的取水单元的第二示例性、非限制性实施例的示意性侧视图；
62.图7示出了图5和图6所示的取水设备的取水单元的第二示例性、非限制性实施例的示意性俯视图；
63.图8示出了图5至图7所示的取水设备的取水单元的第二示例性、非限制性实施例的示意性前视图；
64.图9示出了根据本发明的取水设备的取水单元的第三示例性、非限制性实施例的示意性等距视图；
65.图10示出了图9所示的取水设备的取水单元的第三示例性、非限制性实施例的示意性侧视图；
66.图11示出了图9和图10所示的取水设备的取水单元的第三示例性、非限制性实施例的示意性俯视图；
67.图12示出了图9至图11所示的取水设备的取水单元的第三示例性、非限制性实施例的示意性前视图；
68.图13示出了根据本发明的飞行器的第一示例性、非限制性实施例的示意图，飞行器的第一示例性、非限制性实施例包括根据本发明的取水设备的第一示例性、非限制性实施例，取水设备的第一示例性、非限制性实施例包括伸缩管和如图1至图4所示的取水单元，当取水设备处于非活动状态时，取水单元安装在飞行器的下方；
69.图14示出了根据本发明的飞行器的第二示例性、非限制性实施例的示意图，飞行器的第二示例性、非限制性实施例包括根据本发明的取水设备的第二示例性、非限制性实施例，取水设备的第二示例性、非限制实施例包括卷轴上的软管和如图1至图4所示的取水单元，当取水设备处于非活动状态时，取水单元安装在飞行器的内部；以及
70.图15示出了图14所示的飞行器的示意图，其中，取水设备处于活动状态。
具体实施方式
71.图1至图4示出了根据本发明的取水设备的取水单元7的第一示例性、非限制性实施例的不同的示意图。图1示出了取水单元7的第一示例性、非限制性实施例的示意性等距视图。图2示出了图1所示的取水单元7的示意性侧视图。图3示出了图1和图2所示的取水单元7的示意性俯视图。图4示出了图1至图3所示的取水单元7的示意性前视图。
72.图1至图4所示的取水单元7设置有四个表面穿透水翼25、26、27、28，四个表面穿透水翼25、26、27、28布置在取水单元7的吸入口20周围，当取水设备处于活动状态时，吸入口20布置在取水单元7背对天空的一侧，以及当取水设备处于活动状态时，吸入口20被配置为从与取水单元7接触的水体中吸水。结合图9至图11进一步详细描述取水设备的活动状态和非活动状态。
73.四个表面穿透水翼布置在吸入口20周围，使得如从平行于取水单元7的纵向中心线的方向看到，第一对表面穿透水翼25、26布置在吸入口20的上游，以及第二对表面穿透水翼27、28布置在吸入口20的下游。四个表面穿透水翼25、26、27、28被配置和布置为当取水设备处于活动状态时提供向上的力，使取水单元7相对于取水单元7移动穿过的水体表面定位。表面穿透水翼25、26、27、28能够使取水单元7相对于水体表面定位，以这样的方式确保通过吸入口20吸水，即，取水单元7相对于水体表面定位，使得吸入口20位于水中明确限定的位置处，优选地位于水面之下的工作深度处。由于采用了表面穿透水翼25、26、27、28，因此取水单元7本身不需要具有浮力，就可以保持取水单元7漂浮在水体上。因此，与取水单元7需要具有浮力的情况相比，取水单元7可具有更紧凑的设计。
74.图1至图8所示的多个表面穿透水翼包括示例性和非限制性数量的四个表面穿透水翼25、26、27、28，四个表面穿透水翼25、26、27、28被配置和布置为当定位在水体上时，与取水单元7本身需要具有浮力以相对于水体表面保持漂浮在适当位置的情况相比，实现对取水单元7的竖直稳定性的提高。此外，与取水单元7没有设置表面穿透水翼且必须具有浮力才能相对于取水单元7移动穿过的水体表面保持漂浮在适当位置的情况相比，表面穿透水翼25、26、27、28的应用使得取水单元7能够以经历较小的阻力来移动穿过水体。此外，表面穿透水翼25、26、27、28可被配置和布置为防止取水单元7最终处于水体表面之下太深的位置，以导致正在使用取水设备取水的飞行器可能被向下牵拉。
75.如上所述，四个表面穿透水翼的数量仅是示例性和非限制性的，无论如何，本领域技术人员应当理解，可使用布置在吸入口20周围的任何数量的表面穿透水翼以实现上述优点效果。
76.如图1至图4关于取水单元7的第一示例性、非限制性实施例所示的以及如图5至图8关于取水单元7的第二示例性、非限制性实施例所示的，取水单元7具有头部22和尾部23。图1至图4所示的四个表面穿透水翼25、26、27、28是腿形的。腿形的表面穿透水翼可有利地在与取水单元7接触的水体表面几乎不存在波浪或至多存在中等波浪的情况下使用。
77.如图1至图4所示，布置成最接近头部22的腿形的表面穿透水翼25、26中的每个腿形的表面穿透水翼在它们各自的自由端部处具有足部33。足部33可设置在腿形的表面穿透水翼25、26的自由端部，作为可拆卸的部件，或者可与腿形的表面穿透水翼整合为一体，以作为腿形的表面穿透水翼的整合部件。在任何情况下，足部33被配置为进一步提高取水单元7可相对于水体表面定位的稳定性。图1至图4所示的足部33具有自由端部，自由端部是弯
曲部分，弯曲部分具有自由尖端，当腿形的表面穿透水翼25、26与水体接触时，自由尖端指向天空。
78.布置成最接近头部23的腿形的表面穿透水翼27、28具有各自的自由端部，自由端部具有尖端，当腿形的表面穿透水翼27、28与水体接触时，尖端背对天空。
79.如图1至图4关于取水单元7的第一示例性、非限制性实施例所示的以及如图5至图8关于取水单元7的第二示例性、非限制性实施例所示的，吸入口20被布置为面向头部22。以这种方式，可通过吸入口20利用取水设备所附接到的飞行器的向前推力来取水。
80.如图1至图4关于取水单元7的第一示例性、非限制性实施例所示的以及如图5至图8关于取水单元7的第二示例性、非限制性实施例所示的，取水单元7设置有翼型件24，当取水设备处于活动状态时，翼型件24布置在取水单元7背对水体表面的一侧。翼型件24被配置为与空气具有接合角，该接合角被选择为当取水设备处于活动状态时，在取水单元7朝向水体表面下降期间产生向下的力。
81.如图1至图4关于取水单元7的第一示例性、非限制性实施例所示的以及如图5至图8关于取水单元7的第二示例性、非限制性实施例所示的，翼型件24安装在取水单元7的尾部附近。翼型件24被配置和布置为迫使取水单元7朝向水体表面下降，且在空中飞行时稳定取水单元7。
82.翼型件24通过与取水单元7相关联的可收缩支撑结构29而朝向取水单元7收缩。当取水单元7在水体表面上方飞行时，翼型件24展开，而当取水单元7与水体接触时，翼型件24朝向取水单元7收缩，以防止由例如水体表面存在的波浪造成的损坏。图9至图11示意性地示出了处于收缩位置的翼型件24。
83.图1至图8中任意一个图所示出的可收缩支撑结构29被配置为能够设定与空气的接合角。根据天气状况，这可能是有利的。
84.图1至图8中任意一个图示意性示出的翼型件24包括两个飞翼30、31，两个飞翼30、31彼此相关联且相对于彼此成角度布置，该角度适合于在取水单元7朝向水体表面下降期间产生所述向下的力，同时确保取水单元7在空中飞行时的稳定性。在取水单元7在水体上降落之后，翼型件24的两个飞翼30、31可折叠起来，例如，折叠到取水单元7的侧面或朝向彼此折叠。
85.如图1至图4关于取水单元7的第一示例性、非限制性实施例所示的以及如图5至图8关于取水单元7的第二示例性、非限制性实施例所示的，取水单元7设置有水翼19，当取水设备处于活动状态时，水翼19布置在取水单元7背对天空的一侧。水翼19被配置为与水具有接合角，该接合角被选择为当取水设备处于活动状态时，产生向下的力以使得吸入口20能够吸水。以这种方式，水翼19确保当取水单元7通过表面穿透水翼25、26、27、28相对于水体表面定位时，吸入口20保持完全浸没。因此，可以在最短的时间内以作用在飞行器上最小的力的方式，将最大体积的水吸入并转移到与飞行器相关联的至少一个水箱。
86.水翼19被配置为能够设定与水的接合角。根据天气状况，这可能是有利的。
87.水翼19布置在取水单元7的尾部23附近。以这种方式，水翼19防止取水单元7的头部22潜入到水体表面之下。此外，当取水单元7被飞行器牵拉穿过水中时，由水翼19与水之间的相互作用产生的向下的力将取水单元7向下牵拉到水中。当取水单元7被牵拉穿过水中时，由表面穿透水翼25、26、27、28与水之间的相互作用产生的向上的力来平衡取水单元7的
向下牵拉。通过将水翼19安装在取水单元7的尾部23附近，向下的力还可补偿由吸入口20与水之间的阻力产生的转矩，取水单元7移动穿过水，该转矩向下推动取水单元7的头部22。因此，可以以被动的方式达到取水单元7相对于水体表面的平衡位置，即，由于取水设备的取水单元7上的反作用力，可获得取水单元7相对于水体表面的稳定和安全的取水位置。由于取水单元7相对于水体表面的该平衡位置，防止了取水单元7移动到水体中太深的位置，从而降低了飞行器被取水单元7向下牵拉的风险。
88.图4最清楚地示出了吸入口20设置在取水单元7的v形部件34中，v形部件34具有尖锐构造部段35，尖锐构造部段35背对取水单元7的尾部23。取水单元7的v形部件34将水分开，使得取水单元7能够以高速进入水面，且为了不对飞行器造成太大的压力或应力，v形部件34的尖锐构造部段35在取水单元7被飞行器牵拉穿过水中时将水分开。因此，取水单元7的v形部件34的尖锐构造部段35充当斧头的作用。
89.取水单元7还可设置有所谓的喷射扰流件，喷射扰流件可被配置和布置为偏转弓形波并进行侧向喷射，以减小对飞行器的压力或应力。
90.取水单元7的尾部23还被配置为将水平稳地引离取水单元7，以减少对飞行器的应力。例如，尾部23在取水单元7的水平横截面和竖直横截面中也可以是v形的。
91.图4最清楚地示出了如从横向于取水单元7的纵向中心线的方向看到，第一对表面穿透水翼25、26中的表面穿透水翼布置在吸入口20的相对侧，以及如从横向于取水单元7的纵向中心线的方向看到，第二对表面穿透水翼27、28中的表面穿透水翼布置在吸入口20的相对侧。
92.此外，图4示出了如从横向于取水单元7的纵向中心线的方向看到，第一对表面穿透水翼25、26中的表面穿透水翼被布置为相对于取水单元7的纵向中心线对称地延伸，以及如从横向于取水单元7的纵向中心线的所述方向看到，第二对表面穿透水翼27、28中的表面穿透水翼被布置为相对于取水单元7的纵向中心线对称地延伸。
93.图5至图8示出了根据本发明的取水设备的取水单元7的第二示例性、非限制性实施例的不同的示意图。图5示出了取水单元7的第二示例性、非限制性实施例的示意性等距视图。图6示出了图5所示的取水单元7的示意性侧视图。图7示出了图5和图6所示的取水单元7的示意性俯视图。图8示出了图5至图7所示的取水单元7的示意性前视图。
94.图5至图8所示的四个表面穿透水翼25、26、27、28是弧形的。弧形的表面穿透水翼可有利地在与取水单元7接触的水体表面存在中等波浪到大波浪的情况下使用。
95.如图5至图8所示，弧形的表面穿透水翼25、26、27、28中的每个弧形的表面穿透水翼包括加强肋32。因此，图5至图8所示的弧形的表面穿透水翼25、26、27、28具有d形横截面。当弧形的表面穿透水翼与水体接触时，d形横截面的加强肋32背对天空。
96.本领域技术人员应当理解，弧形的表面穿透水翼25、26、27、28可以以任何适当的方式配置，以提高取水单元7可相对于存在大波浪的水体表面定位的稳定性。
97.图1至图8示出了取水单元7设置有延伸管6，延伸管6可与可延伸的管状构件5连接，延伸管例如是分别如图9和图10所示的伸缩管或软管18。延伸管6可具有与可延伸的管状构件5的内径配合的外径。
98.吸入口20可具有吸入阀(未示出)。一旦取水单元7的吸入口20移动到水体表面之下，水将在高压作用下穿过吸入口20流向延伸管6。一旦取水单元7的吸入口20已浸入水体
中，进水阀可逐渐打开以使得水能够受控制的流入。
99.图8最清楚地示出了如从横向于取水单元7的纵向中心线的方向看到，第一对表面穿透水翼25、26中的表面穿透水翼布置在吸入口20的相对侧，以及如从横向于取水单元7的纵向中心线的方向看到，第二对表面穿透水翼27、28中的表面穿透水翼布置在吸入口20的相对侧。
100.此外，图8示出了如从横向于取水单元7的纵向中心线的方向看到，第一对表面穿透水翼25、26中的表面穿透水翼被布置为相对于取水单元7的纵向中心线对称地延伸，以及如从横向于取水单元7的纵向中心线的所述方向看到，第二对表面穿透水翼27、28中的表面穿透水翼被布置为相对于取水单元7的纵向中心线对称地延伸。
101.图9至图12示出了根据本发明的取水设备的取水单元7的第三示例性、非限制性实施例的不同的示意图。图9示出了取水单元7的第三示例性、非限制性实施例的示意性等距视图。图10示出了图9所示的取水单元7的示意性侧视图。图11示出了图9和图10所示的取水单元7的示意性俯视图。图12示出了图9至图11所示的取水单元7的示意性前视图。
102.图9至图12所示的四个表面穿透水翼25、26、27、28是梯形的。梯形的表面穿透水翼可有利地在水体表面存在中等波浪到非常大的波浪的情况下使用。在这种中等到恶劣的天气状况下，与可通过使用图5至图8所示的弧形的表面穿透水翼实现的稳定性提高相比，梯形的表面穿透水翼可实现甚至进一步提高取水设备2的取水单元7可相对于水体表面9定位的稳定性。而且，在这种恶劣的天气状况下，弧形的表面穿透水翼失效，而图9至图12所示的梯形的表面穿透水翼仍然能够实现取水设备2的取水单元7相对于水体表面9的稳定定位。
103.本领域技术人员应当理解，根据图9至图12所示的第三示例性实施例的梯形的表面穿透水翼可以以任何便利和适当的方式配置和布置，以实现提高取水设备2的取水单元7可相对于存在中等波浪到大波浪的水体表面9定位的稳定性。
104.图12最清楚地示出了如从横向于取水单元7的纵向中心线的方向看到，第一对表面穿透水翼25、26中的表面穿透水翼布置在吸入口20的相对侧。本领域技术人员应当理解，如从横向于取水单元7的纵向中心线的方向看到，第二对表面穿透水翼27、28中的表面穿透水翼也布置在吸入口20的相对侧。从图9和图11可以理解这一点。
105.此外，图12示出了如从横向于取水单元7的纵向中心线的方向看到，第一对表面穿透水翼25、26中的表面穿透水翼被布置为相对于取水单元7的纵向中心线对称地延伸。本领域技术人员应当理解，如从横向于取水单元7的纵向中心线的所述方向看到，第二对表面穿透水翼27、28中的表面穿透水翼也被布置为相对于取水单元7的纵向中心线对称地延伸。
106.图13示出了根据本发明的飞行器1的第一示例性、非限制性实施例的示意图，飞行器的第一示例性、非限制性实施例包括根据本发明的取水设备2的第一示例性、非限制性实施例。取水设备2包括如图1至图4所示的取水单元7。取水单元7的吸入口20通过管道4、可延伸的管状构件5和延伸管6与布置在飞行器1的机身14内部的三个水箱10流体地相互连接。本领域技术人员应当理解，根据本发明的取水设备2的示例性、非限制性实施例，图13示出了三个水箱10。根据具体要求，可设想任意数量的水箱10。
107.水箱10可容纳例如10000升至30000升的液体灭火剂(通常是水或已添加有灭火剂添加剂的水)。图13所示的三个水箱10通过连接管道12相互连接，连接管道12通常具有足够宽的直径，以便能够高速灌装水箱10且在高速灌装水箱10期间保持飞行器1的稳定平衡。在
森林火灾或野火中，灭火飞机能够在很短的时间内(从4到8秒不等)投放水箱10的内含物。
108.图13所示的可延伸的管状构件5是伸缩管，伸缩管通过枢转连接件3(例如，铰链)连接到飞行器1的机身14。枢轴连接件3可附接到安装在飞行器1中的框架。枢轴连接件3还可直接安装在飞行器1的内部且与为此目的而加强的飞行器1的主框架或机身14连接。本领域技术人员应当理解，可延伸的管状构件5还可枢转地附接到延伸管6。以这种方式，使得取水单元7能够相对于可延伸的管状构件5自由移动。
109.可延伸的管状构件5使取水设备2能够在非活动状态或活动状态下操作。
110.非活动状态应当被解释为可延伸的管状构件5在设置有取水设备2的飞行器1的内部或下方处于缩回状态的状态。此外，在非活动状态下，取水设备2的取水单元7处于静止位置，其中，取水单元7不与水体接触。
111.活动状态应当被解释为可延伸的管状构件5处于延伸状态且相对于飞行器1的机身14的纵向中心轴线成角度的状态。在活动状态下，取水设备2的取水单元7朝向水体表面9下降或移动穿过水体以通过吸入口20取水。
112.如图13所示，当取水设备2处于非活动状态时，取水单元7布置在飞行器1的下方、处于静止位置。飞行器1可以是灭火飞机，例如，传统非水陆两用的飞行器。
113.当取水设备2处于活动状态时，可延伸的管状构件5成角度地从飞行器1向下延伸，并使得取水单元7能够朝向水体表面9下降，且最终与水体接触，还如图9所示。使可延伸的管状构件5延伸所需的枢转动作由枢转连接件3实现，可延伸的管状构件5通过枢转连接件3附接到飞行器1。应当注意，术语“成角度”应当被理解为表示可延伸的管状构件5相对于飞行器1的机身14的纵向中心轴线是倾斜的。可延伸的管状构件5与机身14的纵向中心轴线之间的角度优选地介于20度到70度，更优选地介于40度到45度。
114.此外，枢轴连接件3使飞行器1能够相对于水体表面9以可变的高度飞行。可延伸的管状构件5相对于飞行器1的可枢转性使得能够在可延伸的管状构件5与飞行器1之间呈现最佳角度，用于在飞行器1在水体表面9上方的给定高度处飞行时牵拉取水单元7穿过水体。例如，与具有低波浪的水体的情况相比，具有高波浪的水体可能需要飞行器以更高的高度飞行。当设置有根据本发明的取水设备2的传统非水陆两用的飞行器1在水体表面9上方1米到18米之间的高度处飞行时，优选地在水体表面9上方5米到15米之间的高度处飞行时，能够从适当的水体取水，同时取水单元7保持与水体接触，以使得吸入口20可从水体中取水。
115.此外，图13示出了定位装置11，定位装置被配置和布置为定位可延伸的管状构件5，以当取水设备2在非活动状态和活动状态之间切换时，使得取水单元7能够移入和移出静止位置。当取水设备2在非活动状态和活动状态之间切换时，定位装置11以这样的方式定位可延伸的管状构件5，以防止取水单元7在取水单元移入和移出静止位置时与飞行器1的机身14碰撞。以这种方式，当取水设备2在非活动状态和活动状态之间切换时，定位装置11能够进行所谓的取水单元7的发射和捕获。此外，定位装置11使得可延伸的管状构件5能够由相对轻的材料制造，其中，通过升降可延伸的管状构件和取水单元来定位可延伸的管状构件5和取水单元7的机械力通过定位装置11释放。本领域技术人员应当理解，定位装置可以是任何适当的布置，使得能够在不与飞行器1的机身14碰撞的情况下发射和捕获取水单元7。
116.图14示出了根据本发明的飞行器1的第二示例性、非限制性实施例的示意图，飞行
器的第二示例性、非限制性实施例包括根据本发明的取水设备2的第二示例性、非限制性实施例，取水设备的第二示例性、非限制实施例包括卷轴13上的软管18和如图1至图4所示的取水单元7，当取水设备2处于非活动状态时，取水单元7安装在飞行器1的内部。卷轴13是用于释放和缩回软管18的装置的示例性、非限制性实施例。通过释放软管18以从卷轴13滚落，软管18可从飞行器1延伸，以使得取水单元7能够朝向水体表面9下降并与水体接触。通过缩回软管18以卷在卷轴13上，软管18可以在使用之后缩回，并使得取水单元7能够返回到其在飞行器1内部的静止位置。将软管18卷在卷轴13上、从卷轴13展开软管18以及软管18的柔性中的至少一个提供了铰链作用，使得软管18能够从飞行器1延伸并相对于飞行器1成角度。此外，卷轴13的主轴可自由旋转，并使得飞行器1能够在从中取水的水体表面9上方不同的高度处飞行，优选地在介于5米到15米之间的高度处飞行。
117.通过将软管18卷在卷轴13上，提供了用于存储取水设备的取水单元7的节省空间的解决方案。如图14所示，取水单元7和具有软管18的卷轴13容纳在飞行器的机身14内部的隔室中，例如，容纳在装载地板的下方。隔室可以用门或舱口16覆盖。取水单元7定位在滑道17上，取水单元7可从滑道17滑落以开始朝向水体表面9下降。
118.本领域技术人员应当理解，取水单元7的静止位置也可以在飞行器1的下方，即，在机身14的外部。可延伸的管状构件的类型(即，例如管、伸缩管或软管)对取水单元7的静止位置的位置不构成任何限制。然而，当取水设备2没有在使用时，当取水设备2完全布置在飞行器的机身14内部时，由于取水设备2的部件延伸到机身14的外部，因此飞行器1可以在没有附加空气阻力的情况下飞行。
119.图15示出了图14所示的飞行器1的示意图，其中，取水设备2处于活动状态。机身14中的门或舱口16打开，且取水单元7已从滑道17滑落以开始朝向要从中取水的水体表面9下降，使用绞盘15将滑道17保持在适当的位置，绞盘15具有附接到滑道17的自由侧的线缆。滑道17可通过使线缆从绞盘15滚落而降低，以及通过将线缆卷在绞盘15上而升高。
120.取水设备2的取水能力由软管18的直径、飞行器1的发动机的剩余功率和飞行器1的装载能力等因素决定。溢流阀(未示出)可安装在水箱10中以避免过载。在装满水箱10之后，溢流阀可关闭，将软管18卷在卷轴13上，且取水单元7可恢复其在滑道17上的静止位置，且门或舱口16可关闭。如果需要在同一时间内舀取较大体积的水，则取水设备2可包括两个或更多个平行布置的软管18来代替仅作为示例在图10和图11中示出的一个软管18。
121.软管18或多个软管18可附带有一个或多个线缆(未示出)，用于将取水单元7从其静止位置升降或提升到其操作位置，或者将取水单元7从其操作位置升降或提升到其静止位置。一个或多个线缆还使得软管18能够从飞行器1施加到处于操作位置的取水单元7的拉力中释放出来。
122.软管18枢转地附接到取水单元7，且在另一端，卷轴的主轴/管道可自由旋转，这使得飞行器1能够在要从中取水的水体表面9上方的1米至18米之间、优选地5米至15米之间的高度处飞行。以这种方式，当取水设备2处于活动状态时，取水单元7保持在完美的取水位置。软管18和通向水箱10的管道4的直径被选择为使得能够高速灌装水箱10，且将水箱10流体地相互连接的宽尺寸的管道12确保水箱10的等量灌装，并因此确保飞行器1在灌装过程期间的平衡和稳定性。上述实施例仅以示例的方式给出。在不脱离由所附权利要求提供的保护范围的情况下，可进行变化。
123.本发明可概括为涉及一种用于飞行器1的取水设备2，取水设备2包括取水单元7，取水单元7通过可延伸的管状构件5、18与水箱10相关联，取水单元设置有吸入口20，吸入口20与可延伸的管状构件5、18流体连通，且当取水设备2处于活动状态时，吸入口20布置在取水单元7背对天空的一侧，取水单元7设置有多个表面穿透水翼25、26、27、28，多个表面穿透水翼25、26、27、28布置在吸入口20周围，且被配置为当取水设备2处于活动状态时，当移动穿过水体时产生向上的力，使取水单元7相对于水体定位，以确保通过吸入口20吸水。
124.本发明还涉及一种包括所述取水设备2的飞行器1，以及一种用于灌装包括所述取水设备2的飞行器1的至少一个水箱10的方法。
125.本领域技术人员应当清楚，本发明的范围不限于前述所讨论的示例，而是在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可对本发明进行多种修正和修改。特别地，可对本发明的不同方面的具体特征进行组合。通过添加关于本发明的另一方面所描述的特征，可进一步有利地增强本发明的一方面。虽然已在附图和说明书中详细说明和描述了本发明，但是这样的说明和描述仅被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的。
126.本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的变化。在权利要求中，词语“包括”不排除其他步骤或元素，且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。仅仅是在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的这一事实并不表示这些措施的组合不能有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制本发明的范围。
127.附图标记
128.1 飞行器
129.2 取水设备
130.3 枢转连接件
131.4 管道
132.5 可延伸的管状构件
133.6 延伸管
134.7 取水设备的取水单元
135.9 水体表面
136.10 水箱
137.11 定位装置
138.12 连接管道
139.13 卷轴
140.14 机身
141.15 绞盘
142.16 舱口
143.17 滑道
144.18 软管
145.19 水翼
146.20 吸入口
147.21 喷射扰流件
148.22 斧形头部
149.23 尾部
150.24 翼型件
151.25 表面穿透水翼
152.26 表面穿透水翼
153.27 表面穿透水翼
154.28 表面穿透水翼
155.29 可收缩支撑结构
156.30 翼型件的第一飞翼
157.31 翼型件的第二飞翼
158.32 加强肋
159.33 腿形水翼的足部
160.34 取水单元的v形部件
161.35 取水单元的v形部件的尖锐构造部段